Принципы гормональной регуляции.

Лекция№3

Гуморальная система

1. Общая часть. Различия между нервной и гуморальной регуляцией. Функциональная классификация гуморальных факторов.

2. Основные гормоны и железы.

3. Принципы гуморальной регуляции.

4. Обмен углеводов.

5. Комплексный пример психотропного эффекта гормонов: предменструальный синдром.

1. Гуморальный («гумор» - жидкость) контроль функций организма осуществляется через жидкость (особенно кровь).

Гуморальная и нервная системы регуляции являются двумя аспектами единой системы нейрогуморальной регуляции целостных функций организма.

Под гуморальным контролем все органы, нервный контроль отсутствует у надпочечников и плаценты, но под влиянием других гормонов, которые регулируются нервным контролем, изменяется и выделение гормонов надпочечниками.

Нервная и гуморальная регуляции одинаково важны для сохранения организма и организации поведения.

Различия между нервной и гуморальной регуляцией:

1. нервный сигнал целенаправленный

2. нервный сигнал быстрый

3. нервный сигнал краткий

и еще изучение нервной регуляции поведения более привлекательно при проведении исследований на человеке – например ЭЭГ. Изучение гуморальной регуляции поведении человека проводится в основном в клиниках.

Функциональная классификация гуморальных факторов:

1. гормоны, продукты желез внутренней секреции

2. феромоны, в окружающую среду выделяются вместе с продуктами обмена.

Они выполняют сигнальную функцию. Особую роль феромоны играют на ранних этапах созревания (младенчестве).

3. медиаторы (нейротрансмиттеры).

Такое деление на группы называется функциональным. Одно и то же химическое вещество может выполнять различные функции, выделяясь в разных тканях (вазопрессин, дофамин, НА, метаболиты мужских половых гормонов, попадая на поверхность кожи, становятся компонентом феромонов).

4. продукты обмена веществ (аминокислоты, глюкоза) некоторые диетические факторы не относят гормонам из-за их растительного происхождения. Например, фитоэстрагены (синтезируются в растениях и оказывают тот же эффект, что и эстрогены. «Ременс» - негормональная биологическая добавка).

Основными гуморальными факторами, влияющими на поведение человека и животных являются гормоны.

2. Основные гормоны и железы.

Эндокринная система «пронизывает» весь организм клетки, выделяющие гормоны, обнаружены практически в каждом органе (гормоны почек, сердца, ЖКТ, легких, в головном мозге).

Гипоталамо-гипофизарная система

Гипоталамус – высший отдел эндокринной системы. В соответствии с возникающими потребностями модулирует активность системы, управляет функциями гипофиза путем специальных рилизингов. Они поступают в портальную систему и транспортируются в переднюю долю гипофиза и стимулируют или тормозят синтез гипофизарных гормонов (тропные), которые стимулируют секрецию гормонов из периферических желез. Другие гипофизарные гормоны действуют непосредственно на органы и ткани (например, пролактин стимулирует функцию молочной железы и усиливает материнское поведение). Периферические гормоны усиливают или тормозят функцию гипоталамуса и гипофиза по механизму обратной связи.

По химической природе гипоталамические и гипофизарные гормоны являются пектидами. Все гипоталамические гормоны, помимо эндокринных функций, обладают психотропным эффектом. Например, кортиколиберин индуцирует тревогу, гонадолиберин улучшает настроение и усиливает либидо, тиреолиберин обладает противосудорожной активностью.

Гипоталамические и гипофизарные гормоны: табл. Стр.94

Основные сведения о гипоталамических и гипофизарных гормонах

Содержатся в таблице 3.1.

Центральные гормоны

Таблица 3.1

Место синтеза и секреции	Гормоны	Основные функции	Основные регули- рующие факторы
	Тиреолиберин (ТРГ)	Стимуляция	Рй1 -г Тиреотропина (ТТГ)"	Внешние воздейс- твия на организм, например холод
	Кортиколибе- рин (КРГ)	синтеза и секреции в	'1 Кортикотропина (АКТГ)	Стресс
Гипоталамус		переднем
	Гонадоли бе-	гипофизе	Лютропина (ЛГ)
	рин (ЛГ-РГ		и фоллитропина	Процессы в ((НС
	или ГнРГ)		(ФСГ)
	Энкефалины	Анальгезия Эйфория	Стресс, процессы в ЦНС
Синтез про- исходит в ги- поталамусе,	Вазопрессин	Повышение артериального дав- ления, снижение диуреза	Стресс; сдвиг водно-солевого равновесия
секреция — в заднем гипо- физе	Окситоцин	Стимулирует сокрашения матки. и секрецию молока	Стресс; механи- ческая стимуляция влагалища
	ТГГ	Стимуляция биосинтеза тиреоид-	ТРГ
		ных гормонов
	АКТГ	Ю Стимуляция биосинтеза гормо-	г'% КРГ
		нов коры надпочечников	'1
		У мужчин стимулирует синтез	н
	ЛГ	и секрецию тестостерона, у
Передний гипофиз		женшин — синтез и секрецию эстрогенов и процесс овуляции
			ЛГ-РГ
		Стимулирует созревание сперма-
	ФСГ	тозоидов у мужчин;
		Рост и созревание фоллику-
		лов — у женщин
	Эндорфины	Анальгезия Эйфория	Стресс, процессы в ЦНС

Вазопрессин и окситоцин – синтезируются в гипоталамусе, а в заднем гипофизе выделяются в общий кровоток. Задний гипофиз образован окончаниями отростков нервных клеток. Состоят из 9 аминокислот.

Функции вазопрессина: уменьшение объема мочи, увеличение АД, подавление двигательного возбуждения, улучшение памяти, усиление чувства тревоги, ослабление болевых ощущений, участие в социальном поведении.

Увеличивается при стрессе.

Функции окситоцина: увеличивается молокоотдача, ускорение родов, облегчение транспорта сперматозоидов в матку, усиление аффилиативного поведения (укрепление социальных связей).

Периферические гормоны

Инсулин (В-клетки) — переводит глюкозу в гликоген и усиливает транспорт глюкозы в клетки.

Глюкагон (А-клетки) — противоположны по функциям инсулину.

Тироксин и трийодтиронин синтезируются щитовидной железой.

Функции: активация обмена веществ, недостаточность щитовидной железы приводит к торможению психических функций, утомляемости, замедлению работы сердца, утрате эластичности кожи, облысению.

В мозговом слое надпочечников синтезируется адреналин и норадреналин.

Функции А: увеличивает ЧСС, систолический выброс повышает возбудимость и проводимость сердечной мышцы, сужает сосуды, снабжающие кровью мозг, расширяет бронхиолы, тормозит пищеварительные функции, расширяет зрачок, расслабляет мышцы мочевого пузыря. Вторично усиливает чувство тревоги.

Функции НА те же, что и у адреналина, за исключением влияния на ЖКТ, на мышцы зрачка. Увеличивает работоспособность утомленных мышц, выделяясь из окончаний симпатических нервов. Не обладает психотропным эффектом.

Регуляция только нервная — веточками чревного нерва, который является частью симпатической нервной системы. (Мозговой слой надпочечников — это видоизмененный симпатический ганглий).

Секреция адреналина выше в ситуациях, связанных с неуверенностью, ожиданием неприятностей, боли, страха, состоянием тревоги, - т.е. при формировании мотивации, когда программа действий еще не выработана.

Секреция НА выше в ситуациях, сопровождающихся агрессией, гневом, яростью, т.е. при эмоциональном, физическом и умственном напряжении, необходимом для реализации выработанной программы действия — программы «борьбы».

Стероидные гормоны

Гормоны коры надпочечников и половых желез — стероиды.

1. Увеличение гормонов-пептидов можно зарегистрировать через несколько секунд после стимулирования, а стероидов — через несколько минут.

2. Время полужизни в крови пептидных гормонов 1-2 мин., а стероидов — десятки минут. Это связано с тем. Что распад пептидов происходит под действием ферментов крови, а метаболизм стероидов протекает в печени.

3. Определить стероиды можно не только в крови, но и моче, слюне и экскрементах.

4. Пептиды неэффективны при введении в рот, т.к. разрушаются пищеварительными ферментами, а стероиды всасываются в кровь в ЖКТ.

5. Стероиды свободно проникают в ЦНС, а пептиды с трудом (гемато-энцефалический барьер), обеспечивающий постоянство химической среды ЦНС.

Стероиды синтезируются из общего предшественника — холестерина и делятся на 5 семейств: глюкокортикоиды в основном кора надпочечников

минералокортикоиды

прогестрины

адрогены

эстрогены

Каждое семейство является функциональным антогонистом остальных. Например, прогестины препятствуют проявлению эффектов всех остальных. В коре надпочечников отсутствуют нервные окончания, соответственно, синтез гормонов в этом регулируется только гуморальным путем.

В коре надпочечников три слоя:

клубочковая зонасинтезируются минералокортикоиды: альдостерон и дезоксикортикостерон.

пучковая зона: кортизол (человек) и кортикостерон (мышь).

сетчатая зона: синтезируются женские и мужские половые гормоны.

Таблица 3.2

Периферические гормоны

Место- синтеза и секреции	Гормоны	Основные функции	Основные регулирующие факторы
Щитовидная	Тироксин и.	Влияние на рост и развитие всего	ТТГ.
железа	трийодтиро-	организма и 0НС в частности (осо-
	нин	бенно в эмбриональный период),
		усиление обмена веществ

Корковый	Кортизол	Регуляция углеводного обмена,	.АКТГ
слой надпо-		транспорт глюкозы в ЦНС
чечников	Альдосгерон	Регуляция водно-солевого обмена	Сдвиг вод-
	Дезо кси-кор-	Регуляция водно-солевого обмена;	но-солевого
	т и костерок	психОтропная активность	равновесия
	Прогестерон	Обеспечивает наступление беремен-	ЛГ
		нОсти и ее сохранение
Мозговой	'Адреналин	Усиление работы сердца, повышение	Процессы
слой надпо-		давления, торможение деятельность	в иНС
чечников		желудочно-кишечного тракта. Усиле- ние углеводного обмена	Стресс
	Норадрена-	Повышение артериального давления,
	лин	поддержание работоспособности
		мышц
Семенники	Тестостерон	Формирование мужских половых	ЛГ
и яичники		признаков, усиление обмена вещес'гв,
		поддержание функций нервных кле-
		трк
	Эстрадиол	Развитие и функционирование
		женской половой системы, усиление
		обмена веществ
	Прогестерон	Обеспечивает наступление беремен-	АКТГ
		ности и ее сохранение
Поджелудоч-	Инсулин	Единственный гормон, понижающий	Уровень глю-
ная железа		содержание глюкозы в крови	козы в крови
	Глюкагон	Антагонист инсулина	Уровень глю-
			козы в' крови
Эпифиз	Мелатонин	Обеспечивает суточные и сезонные	Изменение
		ритмы.	освещенности
		Тормозит половую функцию.
		Снижает настроение

Мелатонин — гормон эпифиза, производное аминокислоты триптофана.

При повышении секреции мелатонин тормозит синтез гонадолиберина и, как следствие, половую функцию и вызывает депрессивноподобные состояния. Эпифиз связан с гипоталамическими ядрами, которые связаны с сетчаткой. Эпифиз получает сигналы об изменении освещенности. Секреция гормона усиливается в темноте.

Принципы гормональной регуляции.

Действие всех гуморальных факторов имеют общие черты.

Секреторная клетка	кровь	клетка-мишень
секреция     синтез	Транспорт катаболизм и выведение из организма	взаимодействие с рецептором

Реализация гормонального сигнала происходит в пять этапов: 1. синтез гормона; 2. секреция; 3. транспорт; 4. взаимодействие гормона с клеточным рецептором; 5. инактивация гормона и вывод его из организма.

Связывание гормонов с белками крови имеет три функции:

регуляторная — чем больше белка, связывающего молекулы гормона, тем меньше эффективная концентрация гормона, т.е. меньше биологический эффект. Биологическая активность гормона регулируется содержанием в крови белков. Например, при беременности возрастает количество белка, связывающего кортизол.

запасающая

транспортная

Взаимодействие гормона с клеткой-мишенью обеспечивается клеточными рецепторами, которые обладают высокой специфичностью. Конечным итогом такого взаимодействия является изменение синтеза определенных белков в клетке (это и есть биологический эффект данного гормона).

Заключительный этап — инактивация гормона.

Общее состояние гормональной системы зависит от всех этапов. Изменения связаны с нарушением в транспорте, рецепции или катаболизме.

ПРИМЕР: препараты лакрицы (солодки) для лечения болезней верхних дыхательных путей содержат вещества, тормозящие инактивацию глюкокортикоидов, а они подавляют воспалительные процессы.

Поливалентность гормонов

Каждый гормон действует на многие органы и ткани. Одна из таких мишений — центры, управляющие секрецией этого гормона. Взаимодействие гормона с центром, регулирующим его синтез и секрецию, называется регуляцией по механизму обратной связи.

Анаболики, действие которых направлено на мышечную ткань, влияют и на гипоталамус, где тормозят синтез гонадолиберина (ЛГ-РГ), что и приводит к расстройству репродуктивной функции.

Регуляция по механизму отрицательной обратной связи и гормональные влияния на психику.

Гормоны тормозят собственную секрецию по механизму отрицательной обратной связи.

Еще одним механизмом обратной связи является регулирование количества рецепторов уровнем гормона.

Количество рецепторов в тканях-мишенях уменьшается при длительном увеличении концентрации гормона в крови.

Тесная взаимосвязь между уровнем гормона и количеством его рецепторов, торможение гипоталамических центров по механизму отрицательной обратной связи, регуляция одной функции несколькими гормонами, а также взаимодействие между различными эндокринными системами приводит к тому, что биологический эффект зависит не столько от концентрации гормона, сколько от его динамики.

ПРИМЕР: сезонные изменения в половом поведении и обострения аффективных растройств («осенняя депрессия») связаны с быстрым изменением секреции мелатонина.

Психотропный эффект гормона зависит от скорости изменения концентрации гормона в крови, а не от абсолютного значения этой концентрации.

Между эндокринными железами может существовать прямая связь (рилизинг-гормоны стимулируют секрецию гипофизарных гормонов).

Синергическое действие (сходный биологический эффект, например, глюкагон и адреналин).

Пермессивное действие (когда один гормон усиливает действие другого).

ПРИМЕР: кортизол не влияет на тонус сосудов, но увеличивает чувствительность сосудов к адреналину.

Антогонизм (глюкокортикоид и инсулин по отношению к жировой ткани), т.е. существует пять типов взаимодействия эндокринных систем:

1. один гормон стимулирует синтез другого;

2. один гормон тормозит синтез другого;

3. два гормона оказывают на клетки организма одинаковый эффект;

4. один гормон усиливает действие другого на клетки организма, хотя сам по себе не влияет на данную функцию;

5. два гормона оказывают на клетки организма противоположный эффект.

Механизмы гормональных влияний на поведение:

1. влияют на состояние периферических органов — серотонин, выделяясь в кровеносную систему, изменяет поведение за счет того, что вызывает зуд

2. влияют на поведение. изменяя метаболизм в ЦНС — кортизол усиливает транспорт глюкозы в клетки мозга

3. влияют на медиаторы ЦНС (стероиды)

4. влияют на состояние периферической нервной системы (психотропный эффект)

5. влияют на строение ЦНС

Под влиянием эстрогенов увеличивается количество межнейронных контактов. Глюкокортикоиды вызывают гибель клеток, а минералокортикоиды — увеличивают.

Обмен углеводов как пример комплексной гуморальной регуляции физиологических функций и поведения

Значение — источник энергии. Изменение приводит к изменению поведения. Недостаток осуществляется как чувство голода. Голод — это субъективное отражение одной из потребностей в самосохранении организма — пищевой потребности. Поведение направлено на поиск пищи.

Глюкоза — единственный и незаменимый источник энергии для клеток ЦНС.

В средние века глюкоза была в аптеках.

Необходимо на экзаменах есть шоколад. Важные социальные контакты лучше устанавливаются после обеда (удовлетворенная пищевая потребность дает возможность проявляться различным мотивациям).

Недостаток глюкозы ухудшает формирование памяти.

Концентрация глюкозы в крови постоянно поддерживается в определенных узких границах. Выход за эти границы субъективно ощущается на ухудшении самочувствия.

Повышение связано с секрецией глюкокортикоидов и адреналина — основных гормонов стресса.

Чувство голода возникает в результате поступления в мозг сигналов о снижении концентрации глюкозы в крови и нервных сигналов от пустого желудка.

Гормоны регулируют все этапы углеводного обмена: переваривание пищи, всасывание в кровь, расходование углеводов и создание запаса энергоносителей

В организме постоянно идут процессы гликогенеза — синтеза гликогена из глюкозы, гликогенолиза — распада гликогена до глюкозы и глюконеогенеза — синтеза глюкозы из жиров, белков и молочной кислоты.

Глюконеогенез идет в печени, усваивается под действием кортизола, АКТГ и гормона роста.

Глюконеогенез тормозится алкоголем. Обычай пить аперитив. Глюконеогенез тормозится, концентрация глюкозы в крови снижается и возбуждается «центр голода». Алкоголь стимулирует пищевое поведение. Формированию пищевой мотивации (несмотря на потребность) мешает другая мотивация (к концу дня сохраняется социальная доминанта, обусловленная трудовой деятельностью. Алкоголь обладает эйфорическим действием и вызывает беспричинное повышение настроения и при этом социальные мотивации утрачивают субъективную значимость, и пищевая потребность перерастает в пищевую мотивацию.

Торможение алкоголем глюконеогенеза может быть опасно для здоровья. Особенно после интенсивной мышечной нагрузки (в крови много молочной кислоты, запасы гликогена исчерпаны, концентрация глюкозы находится на низком уровне). Блокируя глюконеогенез можно вызвать снижение глюкозы до 30% от нормы. Снижаются функции ЦНС (спутанность сознания, нарушение ориентации, возникновение навязчивых представлений, падение температуры, нарушается дыхание). Т.о. уставшему или замерзшему надо дать глюкозу, а не алкоголь.

Кортизол увеличивает транспорт глюкозы в ЦНС.

Метаболическая и гедонистическая функция углеводов.

Гедонистическая потребность в сладком имеется у всех животных. У людей тяга к сладкому перерастает в страсть.

«Сладострастный» и «сластолюбивый» - это не любители сладкой пищи.

При раскопках Помпей на стене кондитерской была надпись «Здесь обитает счастье». В древнеримских кондитерских держали штат проституток. Значит, источник счастья был двояким (в сладостях и сладострастии). Эпитет сладкий употребляется в речах любовников. Сладости и эротический контакт — два самых доступных способа удовлетворения гедонистической потребности.

Снижение потребления сладких веществ является показателем психического расстройства — агедонии, которое сопровождается депрессивными состояниями. Излишнее употребление сладкого может ослаблять проявление стресса. Если крысам вводили глюкозу, то их поведение после болевого воздействия менялось незначительно. Разделение метаболического и психического (гедонистического) эффектов сладких веществ — одна из интенсивно разрабатываемых проблем психофизиологии.

У всех животных и человека сформировался механизм гедонистического эффекта углеводов: вкус углеводов им приятен. Постоянное поступление с диетой углеводов в организм необходимо.

Комплексный пример психотропного эффекта гормонов: предменструальный синдром (ПМС).

От 30-70% женщин страдают аффективными расстройствами накануне менструации. Это и есть ПМС. Большинство самоубийств, происходит на фоне ПМС.

ПМС — это болезнь. Необходимо зарегистрировать это в динамике. Основные жалобы: беспокойство, депрессия, раздражительность, усталость, безразличие, апатия, состояние внутреннего напряжения, навязчивые стремления, бессоница, гневливость.

ПМС — это аффективные расстройства, имеющие строгую периодичность и совпадающие с окончанием менструального цикла.

Это связано с резким падением секреции прогестерона.

Психический дискомфорт не уменьшается при уменьшении физического дискомфорта (обезболивающее). Сам по себе прогестерон не обладает психотропной активностью, а его метаболиты активно связываются в ЦНС с рецепторами и опосредуют эффекты противотревожных веществ. Т.е. метаболиты прогестерона действуют как успокаивающие транквилизаторы (седуксен, тазепам, диазепам, феназепам и др.).

Отягощают ПМС контрацептивы, избыток соли в диете, сахара и алкоголь.

Влияние контрацептивов.

Они содержат прогестины (для предотвращения оплодортворения) метаболизируются они иначе чем прогестерон и их метаболиты не обладают противитревожным эффектом.

Прогестины тормозят секрецию прогестерона соответственно и его психотропных продуктов метаболизма становится меньше.

Это пример психотропного эффекта в результате гормонального взаимодействия внутри одной эндокринной системы по механизму отрицательной обратной связи.

Влияние избытка соли в диете.

При ПМС отличаются симптомы, связанные с задержкой воды в организме (отеки, опухания в области живота, головокружения, боли по всему телу, нарушения зрения, прибавка в весе). Задержка жидкости вызывается нарушением водно-солевого обмена, который регулируется минералокортикоидами и вызывает задержку Na в организме. Это дезоксикортикостерон.

ПМС усиливается при избытке соли в диете, т.к. снижается секреция дезоксикортикостерона. Метаболиты этого гормона обладают противотревожным действием. Они связываются с теми же рецепторами в ЦНС, что и метаболиты прогестерона. Их секреция регулируется содержанием соли в крови, которое воспринимается осморецепторами. Расположенными в ЦНС. При низкой концентрации Na — синтез усиливается. А при высокой падает. Это пример психотропного эффекта в результате регуляции по механизму отрицательной обратной связи внутри системы «железа — ЦНС».

Влияние пищевых углеводов.

Недостаток отягощает ПМС. Головокружение, потеря ориентации, чувство мышечной слабости, озноб возникают у женщин, которые исключили углеводы. При ПМС ЦНС испытывает нагрузки, вызванные дефицитом прогестерона. Нижний критический порог глюкозы повышается. Сладкие продукты могут ухудшать состояние болевой ПМС. Особенно это связано с приемом низкомолекулярных унлеводов (сахарозы).

Механизм: выброс инсулина сильный и уровень глюкозы после этого в крови снижается ниже физиологической нормы, а механизмы, повышающие уровень глюкозы запаздывают. Это и вызывает расстройство ЦНС. Здесь обратная связь замыкается на одной железе.

Т.о. ПМС может усиливаться при избытке низкомолекулярных углеводов в диете из-за падения концентрации глюкозы в крови, если система секреции инсулина слишком чувствительна к уровню глюкозы.

Влияние алкоголя.

ПМС усиливается. Блокируется глюконеогенез.

ПМС — это хороший пример психических реакций, основной причиной которых является гормональный сигнал — резкое изменение секреции прогестерона.